Filtros prensa para la industria minera

• 1. Introducción
• 2. Secado mecánico mediante filtros prensa
• 3. Aplicación del filtro prensa en la minería
• 4. Utilización conjunta de sistemas DAF y filtros prensa
• 5. Resumen

1. Introducción

Los filtros prensa son una tecnología de separación sólido-líquido que se emplea para el secado mecánico de fangos, y que se aplica en una gran variedad de industrias, incluida la minera.

En el caso de la industria minera, los filtros prensa son comúnmente empleados para la gestión de relaves, deshidratación de lodos, recuperación de metales y reciclaje de agua.

Gracias a su capacidad para deshidratar lodos, recuperar líquidos y sólidos valiosos y reducir el volumen de residuos, los filtros prensa no solo mejoran la eficiencia de los procesos, sino que también ayudan a las empresas del sector minero a reducir costos operativos y cumplir con normativas ambientales.

Esta tecnología también se aplica en el reciclaje y vertido de residuos peligrosos. Un ejemplo son las cenizas filtradas que contienen metales pesados procedentes de las plantas de incineración, las cuales se disuelven en ácido clorhídrico. El lodo de hidróxido resultante se neutraliza y se recicla en forma de torta sólida mediante el secado mecánico en filtros prensa. Lo mismo ocurre con la industria minera, cuyas aguas residuales contienen elevadas cargas de metales pesados de distintos grados de toxicidad

En minería se emplea el filtro prensa para deshidratar los lodos de carbón y otros minerales, de tal modo que se obtienen sólidos secos y de alta pureza. También se utiliza como parte del proceso de la extracción de metales, tales como hierro, plomo, cobre, zinc, oro, etc.

2. Secado mecánico mediante filtros prensa

Un filtro prensa es una máquina montada sobre una estructura soporte que incluye un conjunto de cámaras con telas filtrantes en su interior. Los lodos son aportados mediante una bomba, que es de tipo neumático, para evitar los problemas operativos que podrían ser causados por la importante cantidad de sólidos presentes en el líquido a filtrar.

Un colector envía la corriente líquida de fango a las distintas cámaras del filtro prensa. Estas cámaras suelen estar construidas en materiales plásticos y en su interior se disponen las telas filtrantes, de tal forma, que dentro de cada cámara se forma una torta de fango deshidratado.

El agua drenada se recoge por el lado opuesto una vez que ha sido filtrada. De esta forma, las telas filtrantes y el propio lodo que se va acumulando facilitan el incremento de presión, el aumento de concentración y la formación de las tortas de fango. 

Los filtros prensa acostumbran a operar a presiones que varían desde los 6 hasta los 16 bar, e incluso superiores. La concentración del fango aumenta con el incremento de la presión y el objetivo es conseguir la mayor deshidratación posible.. El límite de presión del filtro se obtiene gracias al análisis y pilotaje de una muestra en laboratorio.

La descarga de las tortas es muy sencilla. Tan solo se debe descomprimir el grupo electrohidráulico que mantiene las placas cerradas, y posteriormente abrirlas y separarlas entre sí para que las tortas caigan al depósito anexo por su propio peso.

Para optimizar la recogida de fangos secos, se montan sistemas de rotura de tortas a fin de reducir el volumen ocupado en el interior de los depósitos de recogida.

Los filtros prensa se acostumbran a colocar en el exterior y disponen de un tejadillo para impedir que el agua de la lluvia llegue al depósito de fangos.

El mantenimiento de este tipo de filtros es muy sencillo, ya que solo implica una limpieza adecuada de las telas asociadas a las placas. Para ello se deben limpiar con cierta frecuencia, ya sea mediante una operación de lavado en circuito cerrado, o desmontándolas y limpiandolas a parte.

3. Componentes de un filtro prensa

Los elementos básicos que componen un filtro prensa son los siguientes:

• Armazón: es la estructura que conforma y soporta a todo el conjunto del filtro prensa.
• Cámaras del filtro: son los espacios comprendidos entre las placas filtrantes. Actúan como un molde para los fangos que se van formado en su interior. 
• Telas filtrantes: son tejidos construidos en materiales plásticos, (PP. poliéster, poliamida, etc.) y son permeables al paso del líquido. Actúan como filtros reteniendo los sólidos suspendidos.
• Grupo electrohidráulico: el conjunto de placas se mantiene cerrado a altas presiones debido a la acción de un grupo electrohidráulico que utiliza un pistón central para presionar el paquete de cámaras.
• Colectores: son los conductos, comúnmente construidos en materiales plásticos, que están destinados a recoger el agua drenada en el filtro tras la filtración del fango a deshidratar.

4. Aplicaciones en la industria minera

En minería, los filtros prensa se utilizan principalmente para:

• Recuperación de metales valiosos.
• Deshidratación de lodos.
• Circuitos de aprovechamiento y recirculación de agua drenada.

Después del prensado, se puede procesar la recuperación de metales, ya que la torta de filtración tendrá un bajo contenido de agua.

Los filtros prensa se utilizan ampliamente en diversas etapas del procesamiento de minerales, entre ellas:

• Manejo de residuos peligrosos: En el tratamiento de efluentes contaminantes, los filtros prensa contribuyen a la eliminación de sólidos y metales pesados antes de su descarga o reutilización.
• Tratamiento de relaves: El relave es un conjunto de desechos de procesos mineros procedentes de la concentración de minerales. Está usualmente constituido por una mezcla de rocas molidas, agua y minerales de ganga.
• Concentración de minerales: En el proceso de extracción de metales preciosos y otros minerales, los filtros prensa ayudan a recuperar agua y a obtener concentrados más secos.
• Reciclaje de agua: La eficiencia en la recuperación del agua es crucial para reducir el consumo hídrico y minimizar el impacto ambiental de las operaciones mineras.

Tipos de filtros prensa más utilizados en minería

Existen diferentes tipos de filtros prensa que se aplican en operaciones mineras, siendo los más utilizados:

• Filtros prensa de placas y marcos: Utilizados en procesos donde se requiere una separación eficiente y rápida.
• Filtros prensa de membrana: Incorporan membranas neumáticas flexibles que mejoran la deshidratación y reducen el contenido de humedad en la torta.
• Filtros prensa de banda: Utilizados para la filtración continua de grandes volúmenes de lodos con un alto contenido de humedad.
• Filtros prensa de alta presión: Adecuados para lograr una torta con un contenido de humedad mínimo, optimizando el transporte y disposición de residuos.

En todos los casos, el funcionamiento de estos equipos puede ser manual, automático o semiautomático, en función de variables como:

• Ciclos de filtrados
• Tamaños de los filtros
• Caudal y carga de los vertidos
• Complicaciones operativas como la toxicidad y la temperatura elevada de los residuos.

5. Ventajas de los filtros prensa en minería

La recuperación de metales mediante filtros prensa ofrece importantes ventajas frente a otros procedimientos como el secado térmico, filtros de banda o centrífugas, entre las que destacan:

Mayor eficiencia en la separación de sólidos y líquidos

Los filtros prensa logran una óptima separación de agua en comparación con los filtros de banda o las centrífugas, obteniendo tortas de mayor sequedad (mayor MS). Esto reduce la cantidad de agua retenida en los residuos y mejora la recuperación de metales valiosos.

Menor consumo energético

• En comparación con el secado térmico, los filtros prensa no requieren grandes cantidades de energía para separar el agua, lo que los hace más eficientes y económicos.
• Las centrífugas requieren motores de alta velocidad, por lo que los filtros prensa operan con menor consumo energético y alcanzan una mayor capacidad de deshidratación.

Mayor recuperación de metales

• Permiten una recuperación más eficiente de partículas finas de metales en comparación con filtros de banda y centrífugas.
• Son ideales para procesos hidrometalúrgicos donde se busca maximizar la recuperación de metales a partir de soluciones acuosas.
• Se minimiza el volumen ocupado por materiales peligrosos, como los metales tóxicos, lo que simplifica su manipulación y reduce el impacto ambiental.

Mayor adaptabilidad a diferentes tipos de lodos

• Los filtros prensa pueden manejar lodos de alta concentración de sólidos.

Menores costos operativos y de mantenimiento

• Requieren poco mantenimiento y la operativa es sencilla.

Mayor calidad del agua recuperada

El efluente resultante del proceso de filtrado tiene menor turbidez y menos sólidos en suspensión, facilitando su reutilización en el circuito minero, o su vertido sin necesidad de tratamientos adicionales.

6. Combinación de sistemas DAF con filtro prensa

En muchas ocasiones el fango separado por un sedimentador tendrá una concentración que difícilmente superará el 2% de materia seca (MS). Esta concentración de lodo es demasiado baja para poderlo secar en un filtro prensa, por lo que se hace necesaria la instalación de un espesador intermedio.

Un espesador es un equipo de dimensiones y coste importantes, que requiere de depósito, sistemas mecánicos y bombas de trasiego adecuadas. El fango espesado en estos equipos suele alcanzar concentraciones del 4% al 6 % de MS, que ya se considera apta para ser tratada por un equipo de secado mecánico.

Este fango se almacena en un depósito de acumulación y se introduce en el filtro prensa mediante una bomba neumática. Si es preciso, se añaden reactivos coagulante y coagulante.

Pese a que habitualmente los fangos procedentes de minería son de alta densidad, el proceso de flotación por aire disuelto puede aplicarse en este sector, sobre todo en fangos más ligeros, dado que permite incrementar su concentración antes de someterlos al secado mecánico y se consigue una mayor eficiencia en la separación de los sólidos suspendidos del vertido.

Si en lugar de un equipo de clarificación por sedimentación se opta por la instalación de un sistema DAF, el conjunto de espesamiento intermedio es prescindible, ya que el fango obtenido por el DAF tiene una concentración superior de materia seca. Un sistema DAF ofrece las siguientes ventajas:

• Ahorro de espacio.
• No es necesaria la instalación de un espesador.
• Mayor eficiencia en la separación de sólidos suspendidos.
• Se obtiene un agua clarificada de mejor calidad.

Si hacemos balance económico, no hay gran diferencia de inversión y consumo entre ambos sistemas, pues el DAF requiere de un equipamiento complementario para la presurización y despresurización de aire que se aporta.

7. Resumen

La separación de sólidos y líquidos es fundamental para garantizar la recuperación de minerales valiosos en la industria minera. Un gran desafío en este sector es gestionar de manera eficiente los lodos generados durante el procesamiento de minerales. El uso de filtros prensa ha permitido que muchas empresas mineras optimicen sus procesos de recuperación de metales y reduzcan la cantidad de residuos producidos.

El filtro prensa es un equipo de separación sólido-líquido que emplea una serie de placas y telas filtrantes para extraer el agua de los lodos generados en los procesos mineros. Funciona aplicando presión sobre el conjunto de cámaras que se van cargando de fango, permitiendo la filtración del líquido y dejando una torta sólida de notable sequedad.

Mediante la utilización de esta tecnología se procesan y recuperan, entre otros:

• Aguas residuales de relaves
• Concentrados
• Mineral de cobre
• Mineral de oro mineral de hierro
• Mineral de plomo-zinc
• Aguas residuales de piedra
• Carbón
• Mineral de titanio
• Relaves
• Escoria
• Caolín
• Cerámica
• Otros minerales no ferrosos y no metálicos.

Su implementación mejora las operaciones mineras y contribuye a una minería más sostenible y responsable con el medio ambiente.

Los filtros prensa son la opción preferida en minería debido a su eficiencia en:

• Recuperación de metales.
• Menor consumo energético.
• Mejor adaptación a diferentes lodos.
• Menores costos operativos.

Aunque otras tecnologías como el secado térmico, los filtros de banda y las centrífugas tienen sus aplicaciones específicas, los filtros prensa ofrecen una mejor relación costo-beneficio en la deshidratación y recuperación de metales en la industria minera.

Consultas y bibliografía

Filtros de prensa para el secado de fangos en aguas residuales

Cómo los filtros prensa mejoraron la productividad en diferentes industrias | Ferotex